冶煉過程
氧氣轉爐僅在十幾分鐘內就必須完成造渣、脫[P]、脫[S]、升溫、降溫等基本任務,必須要求終點[C]、溫度合格時,[P]、[S]等也同時合格。
(一)吹煉初期:重點在於脫[P]。
吹煉初期熔池溫度較低,高鹼度爐渣尚未形成,渣中(FeO)較高,脫[S]能力很低,甚至由於石灰帶入的硫還會使金屬中[S]含量略增高,但這時有利於脫[P]反應的進行。因此,如能在前期儘快造成具有一定鹼度和氧化鐵較高的爐渣,就能將鐵水中的[P]大部分脫除。這一點很重要。在實際操作中,合理控制爐渣氧化性和碳氧化速度的比例關係,關鍵在於儘早形成(一般在3~4分鐘)Σ(FeO)在18~25%、鹼度R≥1.8的爐渣,這樣,前期脫[P]效率可以達到70~80%。
(二)吹煉中期:重點在於脫[S]。
在吹煉中期,脫[S]速度加快,對渣鋼之間有良好的攪拌作用,形成乳濁狀爐渣,渣Σ(FeO)較低(約7~12%)、熔池溫度升高、石灰大量熔化、爐渣R上升,所有這些條件都有利於脫[S]。中期是脫[S]最好的階段。特別要注意的是控制好槍位,不至因激烈脫[C]而使Σ(FeO)過低,導致爐渣“返乾”,惡化脫[S]效果,同樣這對脫[P]也不利。中期脫[P]主要在乳化渣相中進行。中期控制爐渣中Σ(FeO)不小於7%,並加入少量螢石,不使爐渣過份“返乾”,對脫[S],脫[P]都有利。
此時爐內溫度應達到較高水平,才有利於脫硫。若溫度過低,對脫硫很不利。
(三)吹煉末期:繼續脫[S]、脫[P]。
此時[C]的氧化速度減慢,對熔池攪拌不如中期,但熔池溫度高,爐渣R高,流動性也好,仍然能有效地脫[S]。
由於熔池溫度高,似乎對脫[P]不利,但爐渣R高,達2.8~3.2,Σ(FeO)在12~15%間,脫[P]效果可達85%以上。
總之,煉鋼工應統籌考慮降[C]、升溫、造渣、供氧幾方面因素,使一爐鋼到終點時,溫度和成分都命中。
吹煉終點的確定
(1)爐口火焰。吹煉前期熔池溫度較低,碳氧化得少,所以爐口火焰短,顏色呈暗紅色。吹煉中期碳開始激烈氧化,生成CO量大,火焰白亮、長度增加,也顯得有力,這時對碳含量進行準確的估計是困難的。當碳含量進一步降低到0.20%左右時,由於脫碳速度明顯減慢,CO氣體顯著減少,火焰要收縮、發軟、打晃,看起來也稀薄些。煉鋼工根據自己的具體體會就可以掌握拉碳時機。
(2)供氧量。當噴嘴結構尺寸一定時,採用恆壓變槍操作,單位時間內的供氧量是一定的。在裝入量、冷卻劑加入量和吹煉鋼種等條件基本無變化時,吹煉1t金屬所需要的氧氣量也是一定的,因此吹煉一爐鋼的供氧時間和耗氧量變化也不大,這樣就可以將上幾爐的供氧時間和耗氧量作為本爐拉碳的參考。當然,每爐鋼的情況不可能完全相同,如果生產條件有變化,其參考價值就要降低。即使是生產條件完全相同的相鄰爐次,也要與看火焰、火花等辦法結合起來綜合判斷。
(3)副槍定碳。根據副槍準確測定碳含量。
煉鋼過程終點氧含量控制
氧含量控制
當轉爐吹煉到終點時,鋼水中溶解了過多氧,稱為溶解氧[O](或氧活度a)。出鋼時鋼水脫氧合金化的目的是:
(1)把鋼水中溶解氧脫掉,轉變為脫氧夾雜物;
(2)合金化達到規定的鋼種成分(C、Si、Mn及其他合金成分)。
經過脫氧和爐外精煉操作(吹氬、LF、VD、RH),脫氧所生成夾雜物(AlO、MnO ·SiO、CaO ·SiO ·AlO、CaO ·AlO)大部分上浮到鋼包頂渣,夾雜物尺寸絕大部分小於30μm,鋼水中總氧含量T[O]可以達到小於0.0030%,甚至小於0.0010%,也就是說鋼水很“乾淨”了。因此,可以用鋼的總氧含量T[O]來表征鋼的潔淨度,也就是鋼中夾雜物水平。所以,T[O]可表示為:
T[O]=[O]+[O]
因此,要降低T[O],則要:
(1)降低[O]。降低轉爐吹煉終點氧,這是產生夾雜物的源頭。
(2)降低[O]。也就是減少鋼中夾雜物,因此要:
1)減少脫氧產物,控制脫氧和精煉操作,促進原生的脫氧產物上浮;
2)減少新的夾雜物生成,也就是減少在連鑄過程中鋼水二次氧化。
生產實踐表明,拎軋深沖薄板表面線狀缺陷(Sliver)和表面起皮缺陷(Pencil Blister)主要來源於連鑄板坯皮下含有AlO、CaO ·AlO等類型夾雜物。因此,要提高冷軋板表面質量,就要降低鋼中脫氧夾雜物,而要降低鋼中央雜物,首先就要降低轉爐終點鋼水氧含量,這是產生夾雜物的源頭。
氧含的影響因素
由T[O]=[O]+[O]可知,出鋼時:[O] →0,T[O]=[O]。
根據在某鋼廠300t 轉爐的生產統計,轉爐終點[O](或氧活度a)取決於終點碳[C]含量、終點溫度、終渣(FeO)、後吹操作。
1、終點碳含量
在某廠轉爐冶煉終點由副槍測定的終點[C]和[O]的統計關係如圖2-1所示。由圖2-1可知,Ⅰ區, [O]波動在[C]-[O]平衡曲線附近([C]小於0.04%,[O]溶為0.0600%~0.0900%),[%C][%O]為0.0027,爐齡小於2500爐;Ⅱ區,[O]遠離[C]-[O]平衡曲線([C]小於0.04%, [O]溶為0.0800%~0.1400%),[%C][%O]為0.0031~0.0037,爐齡大於2500爐。
當爐齡大於3000爐,達到7500爐甚至10000爐,鋼水中碳氧溶度積遠離平衡線,鋼水中[O]溶波動較大,這可能與採用濺渣護爐操作降低了復吹冶金效果有關。
2、終點溫度
生產統計轉爐終點鋼水溫度與終點[O]的關係如圖2-2所示。當終點[C]為0.025%~0.040%時,隨著溫度的升高,終點[O]溶呈上升趨勢。當溫度大於1680℃時,終點[O]溶明顯增加。
3、終渣(FeO)
如圖2-3所示,當終點[C]為0.02%~0.06%時,終點渣中(FeO+MnO)為14%~24%,而終點[O]溶波動較大。
4、後吹操作
終點[C]為0.02%~0.06%,耗氧量(標態)在48~58m /t之間。這說明終點[C]越低(或後吹),吹入氧主要用來氧化鐵,使渣中(FeO)增加,同時增加了終點[O]。後吹小於1min,補充氧(標態)800~1000m ,渣中(FeO)升高5%~15%。生產實踐證明,採用良好的底吹氣攪拌操作,可明顯降低渣中(FeO) 和鋼水[O]。